Ultra-effizientes Passagierflugzeug "eRay" - eine Studie

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klaus06

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SZ:
"Vier Studierende der Technischen Universität München (TUM) haben die deutsch-amerikanische Design-Challenge von Nasa und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gewonnen. "

"Fenster haben wir nur in den Türen eingeplant"
 
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Sportlich :) "rein elektrisch bis 2000m". Welche Leistung muss den vorgehalten werden und welche Energie?
Wozu die Akkus aufladen, wenn man doch im Descent das schön rekuperieren könnte?
8% Strukurgewicht gespart, weil keine Fenster drin sind?
 
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Sportlich :) "rein elektrisch bis 2000m". Welche Leistung muss den vorgehalten werden und welche Energie?
Wozu die Akkus aufladen, wenn man doch im Descent das schön rekuperieren könnte?
8% Strukurgewicht gespart, weil keine Fenster drin sind?
Ohne Fenster spare ich bummelig 3-5% der Rumpfstruktur, und somit etwa 1-2% auf das OEW. Wobei ich eher die unteren Zahlen sehe.
Ein A320 braucht bei 70t Startgewicht bis 5000ft etwa 330kg Sprit.
Das sind bei 42MJ/kg etwa 14TJ (Terra-Joule), oder die Kraft von 4200 Tiefkühlpizzen.
Batterien werden von Optimisten auf bis zu 1.6 MJ/kg geschätzt, und somit wären für den Akku 8.7t fällig.
Mit besseres Aerodynamik und so weiter vielleicht die Hälfte.

Im Sinkflug rekuperiere ich bereits heute, weil ich die gespeicherte Energie ja in Vortrieb umwandle.
 
_Michael

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Mit schöner Regelmässigkeit werden optisch neuartige Flugzeugkonzepte präsentiert, die viel effizienter sein sollen. In der Realität hingegen sieht man eine Konvergenz hin zur Auslegung mit 2 Triebwerken unter dem Flügel und einem klassischen Leitwerk. Die Effizienz wird durch bessere Triebwerke, optimierte (nicht revolutionierte) Aerodynamik und leichtere Bauweise erzielt. Ernsthafte Projekte mit komplett neuen Auslegungen hingegen scheint es nicht zu geben. Von daher: Sicher ein hübsches Studienprojekt, aber die Medienpräsenz steht in keinem Verhältnis zur Relevanz.

Ein A320 braucht bei 70t Startgewicht bis 5000ft etwa 330kg Sprit.
Da fehlt eine null, oder?
 
Intrepid

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Aber die Idee, gespeicherte Energie nur in den emmissionskritischen Phasen zu verwenden und nicht vollständig auf Elektroantrieb zu wechseln ist prinzipiell vernünftig. An der Umsetzung kann man ja noch feilen. Antriebe werden immer kleiner, so dass man zwei verschiedene Arten leichter verbauen kann. Gilt auch für alle anderen Transportmittel, nicht nur für Luftfahrzeuge.
 
Schorsch

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Mit schöner Regelmässigkeit werden optisch neuartige Flugzeugkonzepte präsentiert, die viel effizienter sein sollen. In der Realität hingegen sieht man eine Konvergenz hin zur Auslegung mit 2 Triebwerken unter dem Flügel und einem klassischen Leitwerk. Die Effizienz wird durch bessere Triebwerke, optimierte (nicht revolutionierte) Aerodynamik und leichtere Bauweise erzielt. Ernsthafte Projekte mit komplett neuen Auslegungen hingegen scheint es nicht zu geben. Von daher: Sicher ein hübsches Studienprojekt, aber die Medienpräsenz steht in keinem Verhältnis zur Relevanz.
Das ist Forschung durch Studenten, und das haben die auch selbst gesagt.
Wenn man wirklich Sprit sparen will, etwa weil die Pampe statt 100 USD auf einmal 400 USD das Fässchen kostet, ja dann wird einiges davon auf einmal relevant.
Ein rein elektrischer Antrieb wird deswegen nicht physikalisch sinnvoller.
Aber Dinge wie das nicht vorhandene Seitenleitwerk oder "Distributed Propolsion" könnten sinnvoll sein.

Heute will niemand wirklich Sprit sparen, folglich ist alles inkrementell.

Da fehlt eine null, oder?
Nö, das Flugzeug ist da auch erst 3 Minuten geflogen und keine 20km von der Startposition entfernt.
 

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Das Ganze ist doch sowieso nur eine Alibiveranstaltung um dem Luftverkehr und sich, also der NASA und der DLR, einen grünen Anstrich zu geben nach dem Motto "seht her, wir tun was". Und die Unis greifen es dankbar auf, neben einer weiteren Kooperation im Portofolio und einem Forschungsthema nach dem man nicht selber suchen muß gibt es sicher auch ein paar Fördermittel. Heraus kommt ein Siegerentwurf, welcher neben einer eher aus der Luft gegriffenen Gewichtseinsparung durch Weglassen der Fenster mein ganz persönliches Highlight beinhaltet:
"Das fensterlose Design trägt dazu bei, unseren Planeten zu bewahren. Dafür verbauen wir virtuelle Fenster, zudem haben wir ein Innenraumkonzept mit großen Bildschirmen und angenehmen Lichtquellen."
Selbstverständlich, so ein paar Bildschirme wiegen ja quasi nichts und ich nehme an, die "virtuellen Fenster" aka wiederum Bildschirme haben keine Zoomfunktion, mit der man beim Flug über Asien, Afrika und Südamerika runterlinsen kann wie die dafür notwendigen seltenen Erden etc. unter den entsprechenden und von niemanden geahndeten Umweltschäden und mittels Kinderarbeit aus der Erde geholt werden. Da bewahrt die fliegende europäische Herrenrasse den Planeten quasi schon durch reines Betreten des tollen Ökofliegers und kann höchst verdient völlig entspannt am Ferienziel aussteigen.
 
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Solche Projekte dienen unter anderem dazu Nachwuchs auszubilden.
Der ist wichtig, denn ohne Spitzenpersonal keine Spitzenergebnisse, und in der Luftfahrt gilt das "Winner takes it all" Prinzip.

Seltene Erden können auch von Tarifbeschäftigten gefördert werden, das ist aber eine andere Baustelle.

Nebenbei: niemand kann dasselbe denken wie ein anderer, bestenfalls das gleiche.
 

Ta152

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Welche Fluggeschwindigkeiten sind eigentlich mit Elektrischen Antrieben bei halbwegs vernünftigen Wirkungsgrad möglich? Bei Propellern hört es ja so bei 600 spätestens 700 km/h auf sinnvoll zu sein.
 
Schorsch

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Je langsamer ich fliege, desto schwieriger ist es hoch zu fliegen. Das erhöht den Energieverbrauch.
Unterhalb des transonischen Bereichs sinkt der Widerstand mit der Geschwindigkeit.
Aber: Leistung = Kraft * Geschwindigkeit
Kraft = Widerstand.
Meine erforderliche Leistung steigt also linear mit der Geschwindigkeit.
Am Ende liegt das Optimum wohl so zwischen 250 und 300kts, da wurden auch fast alle Turboprops hin ausgelegt.
Sogar B-29 und L1649 flogen um 250kts im Reiseflug.
 
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Die Props kann man ja auch "kapseln" und die laufen dann als Fans, damit wäre es das, was heute in normalen Airliner verbaut ist. Der Trend geht ja ohnehin zu wenigen/tiefen Schaufeln die etwas "langsamer". Bis dato macht da die Drehzahl der Turbine nicht so richtig mit, deswegen auch die "Geared Fans".
 
Stovebolt

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Diese ganze Elektrifizierung überzeugt mich bisher nicht. Jedes Vehikel braucht seine elektrochemischen Speicher und Elektroantriebe, die wertvollen Rohstoffe beanspruchen. Für mich liegt derzeit die Zukunft eher in der klimaneutralen Herstellung von Kraftstoffen aus Wind- und Sonnenenergie und Wasser und CO2. Man kann die klassischen Antriebe beibehalten.
Gruß Olli
 

innwolf

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Diese ganze Elektrifizierung überzeugt mich bisher nicht. Jedes Vehikel braucht seine elektrochemischen Speicher und Elektroantriebe, die wertvollen Rohstoffe beanspruchen. Für mich liegt derzeit die Zukunft eher in der klimaneutralen Herstellung von Kraftstoffen aus Wind- und Sonnenenergie und Wasser und CO2. Man kann die klassischen Antriebe beibehalten.
Gruß Olli
Hallo,
und bis synthetische Kohlenwasserstoffe in der Fliegerei genutzt werden erstmal alle Gas- und Ölheizungen weg, eine Siedlungstruktur-und Verkehrswende zu "kurzen Wegen", Bahntransport ausbauen und 99,99% elektrifizieren. Um 1955 waren in Deutschland an die 90% aller Wohnungen und Arbeitsplätze nicht weiter als 4km von einem Bahnhof enfern.
Und mit voll versteuertem Treibstoff würden die gesamten Passagierkilometer auch zurückgehen.
 

jackrabbit

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Hallo,

Um 1955 waren in Deutschland an die 90% aller Wohnungen und Arbeitsplätze nicht weiter als 4km von einem Bahnhof enfern.
das ist heute auch nicht anders, wenn Du Bus, Strab und U-/S-Bahn dazuzählst ist es sogar noch deutlich näher,
aber die Leute fahren heute halt lieber mit dem Auto.
1955 wären sie auch lieber mit dem Auto gefahren oder in den Urlaub geflogen, bloß ... :rolleyes1:

Grüsse
 

Ta152

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Diese ganze Elektrifizierung überzeugt mich bisher nicht. Jedes Vehikel braucht seine elektrochemischen Speicher und Elektroantriebe, die wertvollen Rohstoffe beanspruchen. Für mich liegt derzeit die Zukunft eher in der klimaneutralen Herstellung von Kraftstoffen aus Wind- und Sonnenenergie und Wasser und CO2. Man kann die klassischen Antriebe beibehalten.
Gruß Olli
Ich glaube auch nicht an die Elektrifizierung von Passagierflugzeugen. Bei Landfahrzeugen sieht es aber schon wieder ganz anders aus.

Die Synthetischen Kraftstoffe, im speziellen PtL, lösen leider nicht alles Probleme, ja sie sind CO2 neutral, aber es gibt ja auch noch andere Abgase... Dazu glaube ich nicht das man sie zu aus regenerativer Energie in den benötigten Mengen Produzieren kann sprich sie werden sehr teuer. Einzige mögliche Chance Kernfusion aber das dauert nocht.

In der DDR gab es meines Wissens ein Gesetzt welches vorschrieb das alle Güter die weiter als 50(?)km transportiert werden mussten mit der Bahn transportiert werden musste.
 

PKingo

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Je langsamer ich fliege, desto schwieriger ist es hoch zu fliegen. Das erhöht den Energieverbrauch.
Unterhalb des transonischen Bereichs sinkt der Widerstand mit der Geschwindigkeit.
Aber: Leistung = Kraft * Geschwindigkeit
Kraft = Widerstand.
Meine erforderliche Leistung steigt also linear mit der Geschwindigkeit.
Am Ende liegt das Optimum wohl so zwischen 250 und 300kts, da wurden auch fast alle Turboprops hin ausgelegt.
Sogar B-29 und L1649 flogen um 250kts im Reiseflug.
Ich hab das irgendwie anders gelernt für "Strömungskörper":
Leistung = Kraft * Geschwindigkeit (da bin ich noch bei dir)
Kraft = Widerstand (immer noch Zustimmung)

AAABER:
Widerstand = k * Geschwindigkeit^2 (k: grob vereinfacht irgendeine Konstante)

Also:
Leistung = k * Geschwindigkeit^3

Oder meintest du ewas gaaaanz anderes? :wink2:

LG
PKingo
 
Schorsch

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Ich hatte den Widerstand der Einfachheit halber als konstant angenommen.
Dieser ist natürlich auch Funktion der Geschwindigkeit.
Da aber der Widerstandskoeffizient mit der Geschwindigkeit sinkt, und ich ganz grob mit steigender GEschwindigkeit auch steige (konstanter Staudruck), gibt es ein Optimum für einen Prop (abhängig von Gleitzahl, Prop-Efficiency etc pp). Und das liegt bei etwa 250-300kts. Und da fliegen sie alle irgendwie rum. Mit wenigen Ausnahmen.
 

Rhönlerche

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Bevor man irgendwelchen technischen Kabinettstückchen einbaut, sollte man lieber das System Luftverkehr optimieren:
-Reise als Gesamtweg berechnen und die Anschlüsse optimieren
-Abfertigungsdauer an Flughäfen verkürzen
-Flugsicherung auf individuelle Wege maßschneidern
-Immer optimale Flugprofile zuweisen/zulassen

Dann könnte man auch mit heutiger Technik noch sehr viel sparen.

Akkus sind luftfahrtungeeignet sehr schwer und die ganze Strom-Transportiererei, Umspannerei und Laderei kostet viel Energie. Die muss immer noch woanders "erzeugt" werden und am Ende hat man Akkus, die Chemie-Sondermüll sind.
Stromflugzeuge sind was für Atomkraft.:biggrin:
 

Simon Maier

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Hallo,

Diese ganze Elektrifizierung überzeugt mich bisher nicht. Jedes Vehikel braucht seine elektrochemischen Speicher und Elektroantriebe, die wertvollen Rohstoffe beanspruchen. Für mich liegt derzeit die Zukunft eher in der klimaneutralen Herstellung von Kraftstoffen aus Wind- und Sonnenenergie und Wasser und CO2. Man kann die klassischen Antriebe beibehalten.
Gruß Olli
Das Problem von den synthethisch erzeugten Kraftstoffen ist dass sie nur Energieträger und nicht die Energiequelle sind. Kombiniert z.B. mit Benzinmotoren die den theorethischen Wirkungsgrad von rund 35 % nur in einem in der Praxis kaum nutzbaren Bereich haben (wenig Drehzahl viel Last) kommt von der ursprünnglichen Energie die man mal in Form von PV oder Windstrom hatte am Schluss vielleicht maximal noch 15 - 20 % auf die Straße. Bei der E-Kiste mit Batterien sind es bis zu 70 %. Solange die Energie aus Erdöl kommt und schon in ausreichenden Mengen da ist stört sich niemand an dem sehr schlechten Wirkungsgrads konventioneller Autos.

Ich persönlich glaube nicht dass man genug EE-Strom herstellen kann um damit synthethische Kraftstoffe in Mengen herzustellen, die ausreichen um den PKW und LKW Verkehr ohne Erdöl zu versorgen.

Flugzeuge sind natürlich ein Thema für sich, hier kann man mit Batterien auf absehbare Zeit außer bei Kleinflugzeugen wie der Pipistrel nichts ausrichten.
 

mg218

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Ich hatte es mal vor ein paar Jahren mal mit der damaligen erzeugten Menge Strom aus Photovoltaik durchgerechnet, wenn man Elektro statt Verbrennung im Kfz hat.
Heraus kam eine Fahrzeit von ca. 10 h Fahrzeit / Jahr / Kfz in D.
 
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